[发明专利]一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于：包括多自由度工业机器人、机器人控制柜、焊枪、线激光视觉传感器、手持示教装置、气缸、工控机和工作台，所述工控机与机器人控制柜、所述线激光视觉传感器相连，所述线激光视觉传感器安装在所述焊枪末端，所述焊枪固定在多自由度工业机器人上并随着机器人运动而改变空间位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于，所述多自由度工业机器人包括伺服系统和运动系统，所述伺服系统包括伺服电机和伺服驱动器；所述运动系统包括多自由度机械臂，所述焊枪固定在所述多自由度机械臂上。

3.根据权利要求2所述的一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于，线激光视觉传感器通过一套可调节高低和角度的夹持装置安装在焊枪末端，所述夹持装置包括绝缘连接板和夹持器，绝缘连接板将线激光视觉传感器与焊枪绝缘，所述夹持器上设置有多个调节螺孔，通过将调节螺孔错开对应在不同高度的位置并用螺丝固定，可以调整线激光视觉传感器相对焊枪的高度，所述绝缘连接板的背后通过螺丝与夹持器的下端进行可转动连接，并且通过设置的弧形调节孔在不同转动角度位置上的固定实现传感器整体相对于焊枪的角度调整。

4.根据权利要求3所述的一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述线激光视觉传感器内部包含两个相同的立体视觉模块、一个激光发生器和一个图像高速采集模块，所述立体视觉模块采用工业相机，所述激光发生器采用一字线的激光器，所述图像高速采集模块采用板级相机，两个工业相机设置在激光器和板级相机的两侧，所述激光器倾斜地固定在板级相机的前方，使得激光器发出的激光在板级相机的视场范围里。

5.根据权利要求4所述的一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪系统，其特征在于：所述手持示教装置包括信息发送单元、特征识别单元和位姿测量杆件；所述手持示教装置中的特征识别单元可被立体视觉模块完整清晰拍摄并以图片信息保存，所述手持示教装置的信息发送单元采用有线传输或无线传输或有线和无线传输方式与立体视觉模块进行信息交互。

6.一种基于视觉示教的线激光焊缝自动跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、焊接开始前，线激光视觉传感器中的两个立体视觉模块先打开，手持示教装置在立体视觉模块的有效视野内进行示教，立体视觉模块将完整拍摄的特征识别单元的图像信息发送给工控机，所述工控机根据接收到的图像信息，提取图片中的特征信息，然后根据特征信息计算获取手持示教装置的位姿测量杆件末端点的位置信息和位姿测量杆件的姿态信息。所述工控机将获取的位置信息和姿态信息传输给机器人控制模块，所述机器人控制模块控制机器人本体末端工具复现手持示教装置位姿测量杆件末端点的位置和位姿测量杆件的姿态；

S2、焊接开始后，线激光视觉传感器中的图像高速采集模块先采集图像并发送到工控机，所述工控机对采集的图像进行初始化处理，得到初始焊缝特征点和相邻区域，并将得到的初始焊缝特征点像素坐标值转换成图像高速采集模块坐标系下的三维坐标值作为基准三维坐标值；所述线激光视觉传感器的图像高速采集模块将连续采集的每一帧图像发送至所述工控机进行特征提取处理；将特征提取处理后的图像进行连续型卷积操作跟踪算法处理，确定跟踪目标即图像中焊缝特征点的位置，并且用新的样本更新滤波器参数；

S3、所述图像中焊缝特征点的像素坐标值转换成图像高速采集模块坐标系下的目标三维坐标值后与所述基准坐标值计算得到的偏差值实时的发送给多自由度工业机器人，使焊枪末端的焊丝沿着工件的焊缝运动，完成多自由度工业机器人的焊缝自动跟踪。